Усилительное устройство Советский патент 1987 года по МПК H03F1/34 

113

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям.

Цель изобретения - повышение надежности и точности путем уменьшения искажений.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного усилительного устройства; на фиг.2- структурная электрическая схема возможной реализации умматоров; на фиг.З - выходная часть структурной электрической схемы возможного подключения, например, по току входов аттенюаторов к выходам усилителей и к входам выходного сумматора.

Усилительное устройство содержит первый и второй усилители 1 и 2, первый и второй аттенюаторы 3 и 4, выходной сумматор 5, первый, второй, третий и четвертый сумматоры 6,7,8 и 9, первая и вторая входные обмотки 10 и 11 при выполнении выходного сумматора 5 в виде электромагнита (фиг.З).

Усилительное устройство работает следующим образом.

Можно выделить два режима работы: в случае исправности всех блоков и в случае возможных отказов блоков (например, в случае перегорания одного из блоков).

В случае исправности всех блоков усилительное устройство работа.ет следующим образом.

Полезный входной и 1формационный сигнал, проходя через тракт, содержащий первый сумматор 6, первый усилитель 1 и первый вход выходного сумматора 5, усиливается в К раз первым усилителем 1. В то же время, полезный информационный сигнал проходит и по тракту, содержащему второй сумматор 7, второй усилитель 2 и второй вход выходного сумматора 5, усиливаясь вторым усилителем 2 в К раз.

В выходном сумматоре 5 усиленные полезные сигналы обоих трактов складываются, от чего на выходе выходного сумматора 5 и всей системы получается полезный информационный сигнал, усиленный в 2 К раз относительно полезного сигнала .на входе усилительного устройства.

При усилении в тракте первого усилителя 1 (помимо полезного усиленного сигнала) возникает и ложный сигнал, порождаемый нестабильностями (погрешностями) первого усилителя 1.

4372

Вследствие этого на выходе первого сумматора 6 образуется соответствующий сигнал ошибки, который, усиливаясь первым усилителем 1, компенси рует ложный сигнал нестабильностей первого усилителя 1.

При работе второго ус илителя 2 в его тракте, помимо полезного усиленного сигнала, также возникает ложный

O сигнал от нестабильностей второго усилителя 2. Поэтому на выходе второго суммат ора 7 образуется соответствующий сигнал ошибки, который, усиливаясь вторым усилителем 2, компен|5 сирует ложный сигнал нестабильностей второго усилителя 2,

При этом ложный сигнал от нестабильностей первого сумматора 6 и сигнал, поступающий на третий неинверти0 рующий вход первого сумматора 6, компенсируется в схеме с помощью сигнала ошибки, возникающего на выходе четвертого сумматора 9, а ложный сигнал от нестабильностей второго сумматора

25 7 и сигнал, поступающий на второй

неинвертирующий вход второго сумматора 7, компенсируется с помощью сигнала ошибки, возникающего на выходе третьего сумматора 8.

30 Таким образом, при усилении полезных сигналов (в режиме исправных блоков) все сигналы, порождаемые нестабильностями (погрешностями) усилителей 1 и 2 и сумматоров 6 и 7, компен35 сируются (уничтожаются), а на выходе выходного cyNSMaTopa 5 и всей системы получается полезный усиленный в 2К ,раз информационный сигнал.

40 Точность усилительного устройства i определяется отнощением абсолютной погрешности третьего сумматора 8 (или четвертого сумматора 9) к полезному сигналу, т.е. точность системы очень

45 велика. Несмотря на наличие двух сумматоров 8 и 9, могуш,их дать дрейф, удвоение абсолютной погрешности (от двух сумматоров 8 и 9) компенсируется также удвоением усиления полезно50 го сигнала, поэтому относительная погрешность системы (которая определяет точность системы, например, в процентах) не удваивается и остается малой. Увеличению точности системы

55 способствует и то, что сумматоры вследствие того, что они только суммируют сигнал (с единичными коэффициентами) , имеют очень малые погрешности, т.е. практически устранены пог313

решности от нестабильности, например коэффициентов усиления усилителей- сумматоров.

Таким образом, в режиме всех исправных блоков система обеспечивает усиление полезного сигнала с коэффициентом 2К (коэффициентом усиления) и с большой точностью, не зависящей от наиболее нестабильных усилителей I и 2.

Работа устройства в случае, если откажет хотя бы один из сумматоров 6,7,8 и 9. Это не приведет к отказу всей системы усилительного устройства, т.е. предлагаемая система по- прежнему будет усиливать полезный сигнал с наизменным коэффициентом усиления (равным 2К, где К - число обратное модулю коэффициента передачи аттенюатора) и с повьшенной точ- ностью, не зависящей от нестабильнос тей усилителей 1 и 2. Если, например откажет первый сумматор 6, то на второй усилитель 2 поступает удвоенный полезный сигнал и общий коэффициент усиления усилительного устройства не изменяется, компенсация ложного сигнала второго усилителя 2 осуществляется с помощью второго сумматора 7, а компенсация ложного сигнала (или дрейфа пуля) первого усилителя I - с помощью четвертого сумматора 9, посредством которого также парируется отказ первого сумматора 6. Если откажет третий сумматор 8, то на второй усилитель 2 также поступает удвоенный полезный сигнал (вследствие наличия второго неинвертирующего входа у второго сумматора 7) и общий коэффициент усиления системы также не изме-40 мотки 10 (поступая на входную обмот-

няется, при этом компенсация ложного сигнала второго усилителя 2 ос5тцест- нляется с помощью второго сумматора 7, который парирует отказ третьего сумматора 8, а первого усилителя 1 с помощью первого сумматора 6, ложный сигнал которого в свою очередь компенсируется с помощью четвертого сумматора 9. Во многом аналогично работает система и в случае отказа второго и четвертого сумматора 7 и 9 (так как система симметрична).

При этом система (как и прототип) при выходе из строя одного из усилителей 1, 2 свой удвоенный коэффициент усиления и высокую точность не изменяет.

Кроме того, предлагаемое усилительное устройство способно работать и при отказе двух и даже трех блоков в каждом из двух ее трактов. Если в предлагаемой системе отказывают одновременно два сумматора 8 и 6, третий сумматор 8 и nepBbDi усилитель 1, первый сумматор 6 и первый усилитель I или одновременно сумматоры 8 и 6 и первый усилитель I, что маловероятно то система все равно не изменяет свой стабильный удвоенный коэффициент усиления и поддерживает высокую (в этих случаях работоспособность и точность системы обеспечиваются вторым трактом).

Высокая надежность и точность системы обусловлены возможностью исключения погрешности и отказа выходного сумматора 5 или нагрузки (которые могут ставится в сильноточных цепях).

Если, например, появляется ложный сигнал (или погрешность) от нестабильности первого входа выходного сумматора 5 или входной обмотки 10 нагрузки ,(cyм fflpyющeй нагрузки), то ток в цепи указанной обмотки (от не- стабильности) меняется, на указанное ложное изменение сигнала (или тока) реагирует также и первый аттенюатор 3, включенный последовательно с входной обмоткой 10 (фиг.З), соответствующий сигнал появляется на выходе первого аттенюатора 3 и па выходе первого сумматора 6. Указанный сигнал ошибки, проходя от первого сумматора 6 на первый усилитель 1, компенсирует указанную погрешность входной об45

-

55

ку 10). Аналогично компенсируется и ложный сигнал от нестабильности входной обмотки 11 (через указанную обмотку) . Помимо этого указанное включение может также компенсировать и нестабильность входных цепей первого и второго аттенюаторов 3 и 4, подключаемых в цепи обмоток 10 и П.

Работа усилительного устройства при отказах сильноточньпг цепей выходов усилителей 1 и 2 и суммирующей нагрузки происходит следующим образом.

Так, если перегорела сильноточная цепь входной обмотки 10, на выходе первого аттенюатора 3 появляется соответствующий сигнал, четвертый сумматор 9 также обеспечивает соответст5. 131

вующий сигнал, который, пройдя через второй сумматор 7 и второй усилитель 2, способствует компенсирующему повышению сигнала, подаваемого на оставшуюся целую входную обмотку 1 1 , При выходе из строя ;цепи входной обмотки 11 всю работу на себя берет тракт через ,-с ст авшуюСя входную обмотку Ю; Коэффициент Ле редачи и высокая точность при, указанных отказах даже суммирующей нагрузки не изменяются .

В предлагаемом устройстве первый и второй аттенюаторы 3 и 4 выполнены с инверсией по знаку коэффициента передачи; входы у сумматоров 6,7,8 и 9 неинвертирующие, что обеспечивает простоту и надежность конструкщж.

Формула изобретения 20

5

Усилительное устройство, содержащее первый и второй усилители, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного сумматора, при этом вход первого усилителя непосредственно, а выход через первый аттешо- атор соединены с первым неинвертирующим и первым инвертирующим входами первого сумматора соответственно, вход второго усилителя непосредственно, а выход через второй аттенюатор соединены с первым неинвертирующим и первым инвертирующим входами второго

O

5

0

4376

сумматора соответственно, а также третий и четвертый сумматоры, первые неинвертирующие входы которых объединены и являются входом усилительного 5 устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности путем уменьшения искажений, первый и второй сумматоры выполнены четырехвходовыми, а третий и четвертый - трехвходовыми, при этом вторые неинвертирующие входы первого и второго сумматоров объеди-. нены и соединены с первыми неинвертирующими входами третьего и четвертого сумматоров, выходы которых подключены к третьим неинвертирующим входам первого и второго сумматоров соответственно, при этом выход третьего сумматора соединен с вторым неинвертнрующим входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым неинвертирующим входом третьего сумматора, первый инвертирующий вход которого соединен с выходом второго аттенюатора и первым инвертирующим входом второго сумматора, а первьш инвертирующий вход четвертого сумматора соединен с выходом первого аттенюатора и первым инвертирующим входом первого сумматора, причем выходы первого и второго сумматоров соединены с входами первого и второго усилителей соответственно.

5

30

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повьше- ние надежности и точности путем уменьшения искажений. Устр-во содержит два усилителя 1 и 2, два аттенюатора 3 и 4 и пять сумматоров (С) 5-9, Устр-во работает в двух режимах: 1) в случае исправности всех блоков и 2) в случае возможных отказов блоков, В 1-м случае при усилении полезных сигналов все сигналы, порождаемые нестабильностями усилителей 1 и 2 и С 6 и 7, компенсируются и на выходе С 5 получают полезный усиленный в 2К раз информационный сигнал. Во 2-м случае устр-во также будет усиливать полезный сигнал с неизменным удвоенным коэффициентом усиления за.счет компенсации ложных сигналов. Цель достигается выполнением С 6 и 7 че- тырехвходовыми, а С 8 и 9 трехвходо- выми. Даны схемы возможных реализ а- ций С 5-9. 3 ил. с со 4 4: 00 Фиг.

iMZD

IT

/

CM

L/г

ВНИИПИ

Заказ 2218/54 Тираж 902

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

&0f i/3.

Подписное